SR蛋白家族对肿瘤发生发展影响的研究进展

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　　 【摘要】 SR（serine/arginine-rich protein）蛋白作为反式作用因子的一类，通过与顺式作用元件的结合来调控选择性剪接。近年来的研究发现，SR蛋白家族不同成员在许多肿瘤中表达量存在显著差异，通过调控肿瘤相关基因的选择性剪接过程从而影响肿瘤的发生发展。本文就近年来已有文献报道的SR蛋白家族部分成员在不同腫瘤疾病进展过程中所发挥的作用及机制简要做一综述。
　　 【关键词】 选择性剪接 SR蛋白 剪接因子 肿瘤
　　 Research Progress on Effect of SR Protein Family on Tumor Occurrence and Development/LI Mengxian， YU Jiankun， WEN Yanping， WU Hanxin， GAO Ling， LIU Xiaoxiao， TAI Wenlin. //Medical Innovation of China， 2020， 17（15）： -172
　　 [Abstract] SR （serine/arginine-rich protein） protein， as a class of important splicing factors， plays an important role in the formation of mature mRNA by alternative splicing of precursor mRNA （pre-mRNA）. In recent years， studies have found that SR protein family had significant differences in the expression of many tumors， and it affects the occurrence and development of tumors by regulating the alternative splicing process of tumor-related genes. In this paper， the role and mechanism of some members of the SR protein family reported in recent literature in the progression of different tumor diseases are briefly reviewed.
　　 [Key words] Alternative splicing SR protein Splicing factors Tumor
　　 First-author’s address： Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University， Kunming 650118， China
　　 doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2020.15.043
　　 1977年首次有文献报道了真核生物“断裂基因”的存在，即大多数蛋白质编码基因是由外显子（exon）和内含子（intron）组成的，其中外显子序列编码蛋白质，而内含子通常是非编码的[1-2]。pre-mRNA去除内含子连接外显子变成成熟mRNA这一过程被称之为RNA的剪接。它包括组成性剪接（constitutive splicing，CS）和选择性剪接（alternative splicing，AS）。其中AS是指在pre-mRNA选择不同的剪接位点或者是外显子不同的组合方式形成结构不同的成熟mRNA，进而翻译成功能各不相同的蛋白质的过程。pre-mRNA通过选择性剪接形成成熟的mRNA的过程对于真核生物基因的表达调控是至关重要的。AS过程受到顺式作用因子和反式作用元件的调控。其中富含丝氨酸和精氨酸的SR蛋白（serine/arginine-rich protein）是反式作用因子的一类。该蛋白家族作为重要的剪接因子在剪接过程中发挥着重要的角色。本文就SR蛋白家族部分成员在不同肿瘤中扮演的角色简要做一综述。
　　1 SR蛋白简介
　　 SR蛋白（SR protein），全称SRSF（serine/arginine-rich splicing factor），是一类富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子。它们具有相似的结构域，即位于氨基末端（N末端）的RNA识别结构域（RNA recognition motif，RRM结构域）和位于羧基末端（C末端）含有高度磷酸化的丝氨酸和精氨酸的结构域（arginine/serine-rich domain，RS结构域）。在AS过程中SR蛋白首先通过RRM结构域去特异性地结合pre-RNA来确定剪接的部位，并且RRM结构域偏向于结合外显子剪接增强子（exon splicing enhancers，ESE）序列从而诱导SRSFs靶基因的选择性剪接[3];RS结构域主要通过蛋白-蛋白之间的相互作用，募集其他剪接因子到RNA上完成剪接复合体的组装来进行剪接[4]这一生理过程。SR蛋白的磷酸化状态对SR蛋白的功能也有重要影响，如RNA结合特异性、剪接因子活性等功能[5-9]。SR蛋白根据RRM结构域的不同可以分为两组，一组SR蛋白有两个RRM结构域，即RRM1结构域和RRM2结构域，包括SRSF1、SRSF4、SRSF5、SRSF6和SRSF9，剩余SR蛋白则只含有一个RRM结构域[10]，其中SRSF7还包含一个可以结合RNA的锌指结构域[11]。有研究报道过，SR蛋白N末端至少应含有一到两个RNA识别结构域（RRM结构域），其次是位于下游的RS结构域应至少含有50个氨基酸，其中丝氨酸精氨酸含量在40%以上。并且对人源性的12种SR蛋白进行了统一的命名，见表1[10]。 　　2 AS的调控及意义
　　 AS过程受到多种元素的调节，包括顺式作用元件和反式作用因子[12]。顺式作用元件包括剪接增强子和沉默子，根据所在物理位置的不同又可分为：外显子剪接增强子（exonic splicing enhancer，ESE）、内含子剪接增强子（intron splicing enhancer，ISE）、外显子剪接沉默子（exon splicing silencer，ESS）和内含子剪接沉默子（intron splicing silencer，ISS）。增强子促进剪接的发生，沉默子抑制剪接的发生。SR蛋白是反式作用因子的一类。它只有与
　　pre-mRNA上的顺式作用元件结合以后才能发挥作用，即SR蛋白通过募集其他剪接因子来促进剪接。
　　 一个基因转录的pre-mRNA通过SR蛋白家族所发挥的AS作用产生了不同的转录本，这些转录本包含不同的外显子组合，有时也含有内含子或其部分，在基因翻译表达中产生了多种功能的蛋白质。仅AS异构体的存在就极大地增加了细胞和有机体的复杂性，并可能通过产生额外的调控机制和基因功能的多样化而促进生物的进化。Oltean[13]报道过在人类基因组中有超过90%的基因表达受到AS的调控，使得同一基因可以产生不同的蛋白质亚型，甚至是功能相反的异构体。说明AS在基因转录后表达过程中是一种广泛发生的分子调控机制。
　　3 SR蛋白成员在肿瘤中的功能
　　 文献[14-19]报道表明SR蛋白家族的很多成员在不同肿瘤中都存在着表达量异常的情况。其中SRSF1、SRSF9已被证实在肿瘤中扮演原癌基因的角色。文献[14]报道过SRSF1在非小细胞肺癌、胃癌、乳腺癌中高表达，文献[15-17]报道SRSF3在卵巢癌、宫颈癌和口腔癌中高表达，文献[18]报道SRSF9在脑癌、结肠癌、肺癌以及皮肤癌中高表达，文献[19]报道SRSF12在肝癌中表达下调等。并且通过对AS研究的逐步深入，发现在不少肿瘤中不仅存在着剪接因子表达量的异常，同时还存在着一些AS异常事件的发生。如文献[20]报道过TCF4作为一个转录“双重调控开关”，其功能状态不同主要是由于其羧基末端的剪接异常引起的，导致TCF4在不同肿瘤中发挥促癌或抑癌的功能;Zheng等[21]研究报道APP、VEGFA和NUMB的AS异常可能在胰腺导管腺癌的发病机制中起重要作用。
　　3.1 SRSF9介导的肿瘤发生发展机制 SRSF9已被研究证实是一个原癌基因，且在脑癌、结肠癌、肺癌等肿瘤组织中与正常组织相比表达量明显增高[18]。Bcl-2家族与细胞凋亡这一生理功能息息相关。其中Bcl-x作为Bcl-2家族中的重要成员，其通过AS可以产生两种功能截然相反的剪接异构体，一类是抑制细胞凋亡的Bcl-xL，另一类是促进细胞凋亡的Bcl-xS。有研究报道在邻近Bcl-xL供体位点上游的86个核苷酸区域（B3）内，有两个可以刺激Bcl-xL 5'端剪接位点剪接的作用元件ML2和AM2[22]。SRSF9通过跟ML2-AM2结合，可以使剪接方式由Bcl-xS向Bcl-xL转换，从而减少了促凋亡蛋白Bcl-xS表达水平，增加了抑凋亡蛋白
　　Bcl-xL的的表达水平。B3区域内同时也含有一个Bcl-xL抑制性的作用元件。该作用元件与U1 snRNP（U1 small nuclear ribonucleoprotein）结合并且只有当Bcl-xL 5'剪接位点突变或者是ML2和AM2元件不存在时，该作用元件才能发挥作用。也就是说SRSF9通过与增强子元件结合有助于稳定U1snRNP结合到Bcl-xL下游的5'剪接位点，从而减弱了U1snRNP结合位点的抑制作用。即SRSF9导致剪接位点的改变使得Bcl-x mRNA pre-mRNA两种AS异构体失调，来抑制肿瘤细胞凋亡。
　　 并且Yoshino等[23]也报道过在膀胱癌中肿瘤抑制性miR-1通过与SRSF9的3'UTR上的靶标位点结合来介导一个新的凋亡通路。在si-SRSF9转染子中通过细胞功能实验证实了敲低SRSF9后会抑制细胞的再生、侵袭和转移等功能。同时细胞凋亡分析表明了miR-1通过抑制SRSF9的表达来解除了SRSF9对Caspase3/7的抑制作用，因此Caspase3/7被激活，从而促进细胞凋亡[23]。同时也有研究报道了SRSF9在宫颈癌中与抑癌基因miR-802相关，miR-802在宫颈癌组织中低表达，进一步研究发现在肿瘤中miR-802通过靶向SRSF9来促进细胞增殖和集落形成，抑制细胞周期阻滞和细胞凋亡[24]。
　　3.2 SRSF12介导的肿瘤发生发展机制 经典的SR蛋白是跟位于外显子或内含子中的剪接增强子序列结合来促进剪接发生的[25-26]。虽然SRSF12作为SR蛋白家族中的一员，但它的作用方式与其他家族成員大有不同。它通过与经典的SR蛋白竞争
　　pre-mRNA结合位点来抑制其他剪接因子与位于外显子或内含子中的剪接增强子序列结合，进而抑制剪接的发生。此外SRSF12还会与剪接沉默子结合来抑制剪接的发生[25]。Zheng等[21]研究发现SRSF12在临床肝癌样本中以及肝癌细胞系中表达量都下调，并且它的低表达影响了肝癌细胞在体内体外的恶性程度和增殖能力。其发生机制经研究发现是当SRSF12表达异常时可能使抑癌基因KLF6 AS位点发生了改变，使得KLF6-V1这一拮抗KLF6功能的剪接异构体表达量增加，进而促进了癌细胞的增殖。
　　3.3 其他SR蛋白介导的肿瘤发生发展机制 SRSF1是一个在肿瘤中普遍表达上调的原癌基因。Das等[27]研究发现SRSF1是转录因子癌蛋白MYC的直接靶点，并且这两个癌基因在肺癌中有显著的共表达。MYC通过启动子上的两个非典型e-box直接激活SRSF1的转录。由此产生的SRSF1蛋白足以调节转录本的AS。特别是MYC诱导导致SRSF1介导的信号激酶MKNK2和转录因子TEAD1的AS。SRSF1基因敲除降低了MYC的致癌活性。这些结果提示，在MYC升高的肿瘤中，SRSF1上调的机制，并将SRSF1识别为一个关键的MYC靶点，使MYC能够通过AS调控特定蛋白亚型的表达，从而增加其致癌潜能。文献[28]报道SRSF6在肺上皮细胞中的过表达促进了细胞增殖，保护了细胞免于化疗诱导的死亡，并使其在小鼠体内转化为肿瘤细胞。相反，肺癌和结肠癌细胞系中SRSF6的敲除抑制了它们的致瘤能力。SRSF6上调或下调改变了几个肿瘤抑制因子和癌基因的剪接，从而产生致癌亚型并减少肿瘤抑制亚型。研究数据表明，剪接因子SRSF6是一种调节肺癌和结肠癌细胞增殖和存活的癌蛋白[28]。Luo等[29]研究发现SRSF2在肝癌中高表达，并且通过基因芯片分析发现SRSF2调控RBCK1、FDPS和SETD5等基因的选择性剪接，产生了便于肿瘤发生的剪接异构体。 　　4 問题与展望
　　 文章初步讨论了SR蛋白部分成员一方面在肿瘤中表达异常，另一方面又作为剪接因子改变基因剪接模式，产生了有利于肿瘤表达及生存的剪接异构体。研究表明，SR蛋白家族部分成员在不同肿瘤中功能异常导致了某些重要基因的剪接异常，并且其表达量通常与疾病进程息息相关[29]。但是据现有研究报道来看，在构建小鼠模型时SRSF1、SRSF2缺失型均是致死的[30-31]。如小鼠肝脏中SRSF2失活导致剪接事件和肝脏代谢紊乱，从而引发内质网应激、氧化应激，最终导致肝脏衰竭小鼠死亡[32]，但在肝脏里边特异性敲除SRSF3的小鼠是可以存活的[33]。因此构建合适的动物模型是SR蛋白研究过程中需要攻克的难题。
　　 癌症是个复杂的病理过程，并且SR蛋白家族成员个体繁多且作用机制的复杂性。对于这方面还需要更多更深入的研究来确定不同SR蛋白在肿瘤中的功能及机制，来为肿瘤的治疗提供潜在的干预靶点，研究思路及策略。
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　　（收稿日期：2019-11-07） （本文編辑：程旭然）
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